JP2012077269A - Polymeric material molded article, method for producing the same, and mechanical component - Google Patents

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Takefumi Yoshikawa
武文 吉川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymeric material molded article which inhibits entering of a gas such as oxygen or vapor and occurrence of dimensional change and degradation; to provide a method for producing the polymeric material molded article; and to provide a mechanical component having high reliability and long life although at least a part of it comprises a polymeric material.SOLUTION: A resin pulley 10 includes a rolling bearing 11 and a resin portion 12. The resin portion 12 is formed by injection molding of the polymeric material and is integrally attached to the outer peripheral surface of an outer ring 2 of the rolling bearing 11. The surface of the resin portion 12 of such a resin pulley 10 is coated with an organic inorganic composite membrane containing silicon dioxide prepared by converting polysilazane and an acrylic resin and having a gas barrier property.

Description

本発明は、高分子材料を成形してなる高分子材料成形品及びその製造方法、並びに、少なくとも一部分が高分子材料で構成された機械部品に関する。   The present invention relates to a polymer material molded article formed by molding a polymer material, a method for producing the same, and a machine part at least partially composed of the polymer material.

転がり軸受に組み込まれる樹脂製の保持器は、その使用温度,使用環境等によって、材料である樹脂の種類が決定される。従来、一般的に使用されている樹脂としては、ガラス繊維や炭素繊維で強化されたポリアミド66,ポリアミド46,ポリフェニレンサルファイド,ポリエーテルエーテルケトン等があげられる。これらの樹脂の中では、ガラス繊維で強化されたポリアミド66が、適度な耐熱性,強度特性,コストのバランスから、最も多く使用されている。   The type of resin that is a material of the cage made of resin incorporated in the rolling bearing is determined depending on the operating temperature, operating environment, and the like. Conventionally used resins include polyamide 66, polyamide 46, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone and the like reinforced with glass fiber or carbon fiber. Among these resins, polyamide 66 reinforced with glass fiber is most often used because of a balance of appropriate heat resistance, strength characteristics, and cost.

ただし、ポリアミド66が十分に使用可能な温度環境であっても、ポリアミド66の化学構造中に存在するアミド結合に攻撃性を有する薬剤によって影響を受けるような環境下で転がり軸受が使用される場合には、ポリアミド66よりも耐薬品性に優れるポリフェニレンサルファイド,ポリエーテルエーテルケトン等が保持器の材料として使用されることがあった。しかしながら、ポリフェニレンサルファイドやポリエーテルエーテルケトンは高価であるため、これらの樹脂を保持器の材料として使用することは、転がり軸受全体のコストの上昇につながっていた。   However, even in a temperature environment where the polyamide 66 is sufficiently usable, the rolling bearing is used in an environment in which the amide bond existing in the chemical structure of the polyamide 66 is affected by an aggressive agent. In some cases, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, or the like, which has better chemical resistance than polyamide 66, is used as a material for the cage. However, since polyphenylene sulfide and polyetheretherketone are expensive, the use of these resins as the material for the cage has led to an increase in the cost of the entire rolling bearing.

また、一般的にポリアミド66等のポリアミド系樹脂(特にガラス繊維強化品) は、靱性の向上や吸水寸法変化の抑制を目的として、一定量の水分を意図的に含有させる調湿処理が施されている。しかしながら、このポリアミド系樹脂中に吸収された水分は、転がり軸受の回転による遠心力や温度上昇で、保持器外へ排出されるため、それによって寸法変化が起こり、何らかの不具合が生じるおそれがあった。   In general, polyamide resins such as polyamide 66 (especially glass fiber reinforced products) are subjected to a humidity conditioning treatment that intentionally contains a certain amount of water for the purpose of improving toughness and suppressing changes in water absorption dimensions. ing. However, moisture absorbed in the polyamide resin is discharged out of the cage due to centrifugal force or temperature rise due to the rotation of the rolling bearing, which may cause a dimensional change and cause some trouble. .

このような背景から、樹脂製の保持器の表面に、ガスバリア性を有する被膜を設けて、寸法変化の原因となる水分や劣化の原因となる酸素などの外的因子の侵入を抑制した、高信頼性で長寿命な転がり軸受が提案されている。ガスバリア性を有する被膜としては、例えばダイヤモンドライクカーボン,シリコン粒子の蒸着被膜のような無機材料製の被膜や、例えばエチレンビニル共重合体,ポリ塩化ビニリデンの被膜のような有機材料製の被膜があった。   From such a background, a coating having a gas barrier property is provided on the surface of the resin cage to suppress the entry of external factors such as moisture that causes dimensional changes and oxygen that causes deterioration. Reliable and long-life rolling bearings have been proposed. Examples of the film having a gas barrier property include a film made of an inorganic material such as a diamond-like carbon film and a vapor deposition film of silicon particles, and a film made of an organic material such as a film of ethylene vinyl copolymer or polyvinylidene chloride. It was.

一方、自動車のエンジン補機類を駆動するベルトの案内用プーリとして、転がり軸受の外周に樹脂部を一体成形してなる樹脂製プーリが、従来から採用されている。この樹脂製プーリにおいては、ベルトを案内する樹脂部の外周部の成形精度、ベルトの張力に耐える強度特性、連続負荷使用による高温に対する耐熱性、及び耐塩化カルシウム性(耐薬品性)等が要求される。   On the other hand, as a pulley for guiding a belt for driving automobile engine accessories, a resin pulley formed by integrally molding a resin portion on the outer periphery of a rolling bearing has been conventionally employed. This resin pulley requires molding accuracy of the outer periphery of the resin part that guides the belt, strength characteristics that can withstand the tension of the belt, heat resistance to high temperatures due to continuous load use, and calcium chloride resistance (chemical resistance). Is done.

そこで、上記のような成形精度,強度特性,耐熱性,及び耐塩化カルシウム性を向上させるため、樹脂材料として、ガラス繊維を15〜40質量%程度配合した強化ポリアミド66、強化ポリアミド610、強化ポリアミド612、或いは、ポリフェニレンサルファイドとミネラルの複合材料や、ポリアミド6,ポリアミド66,ポリアミド11,ポリアミド12等のポリアミド樹脂を用いた樹脂製プーリが提案されている(例えば特許文献1,2を参照) 。   Therefore, in order to improve the molding accuracy, strength characteristics, heat resistance, and calcium chloride resistance as described above, a reinforced polyamide 66, a reinforced polyamide 610, and a reinforced polyamide containing about 15 to 40% by mass of glass fiber are used as resin materials. 612, or a resin pulley using a composite material of polyphenylene sulfide and mineral, or a polyamide resin such as polyamide 6, polyamide 66, polyamide 11, or polyamide 12 has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、特許文献3には、耐熱性,強度特性,及び耐塩化カルシウム性をバランス良く有する、ポリアミド66,ポリアミド612,及びガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物を用いた樹脂製プーリが提案され、実用化されている。
さらに、特許文献4には、耐熱性,強度特性,及び耐塩化カルシウム性のバランスをより一層向上させた、ポリアミド66,非晶性芳香族ポリアミド,低吸水性ポリアミド,及びガラス繊維からなるポリアミド樹脂組成物を用いた樹脂製プーリが提案され、実用化されている。
Patent Document 3 proposes a resin pulley using a polyamide resin composition composed of polyamide 66, polyamide 612, and glass fiber having a good balance of heat resistance, strength characteristics, and calcium chloride resistance. It has become.
Furthermore, Patent Document 4 discloses a polyamide resin composed of polyamide 66, amorphous aromatic polyamide, low water absorption polyamide, and glass fiber, which further improves the balance of heat resistance, strength characteristics, and calcium chloride resistance. Resin pulleys using the composition have been proposed and put into practical use.

しかしながら、上記のような耐熱性,強度特性,及び耐塩化カルシウム性を併せ持つ樹脂製プーリは、ポリアミド66以外に、高価な低吸水性ポリアミドを使用しているので、樹脂組成物が高コストであった。また、低吸水性ポリアミドを使用しているため耐塩化カルシウム性は向上しているものの、耐熱性及び強度特性は、ポリアミド66のみを使用したものよりも低かった。そのため、長期間にわたる使用によって、樹脂製プーリに何らかの不具合が発生するおそれがあった。   However, since the resin pulley having both heat resistance, strength characteristics, and calcium chloride resistance as described above uses an expensive low water-absorbing polyamide in addition to the polyamide 66, the resin composition is expensive. It was. Moreover, although the calcium chloride resistance has been improved due to the use of a low water-absorbing polyamide, the heat resistance and strength characteristics were lower than those using only the polyamide 66. For this reason, there is a possibility that some trouble may occur in the resin pulley due to long-term use.

このような背景から、樹脂製プーリの樹脂部の表面に、ガスバリア性を有する被膜を設けて、寸法変化の原因となる水分や劣化の原因となる酸素などの外的因子の侵入を抑制した、高信頼性で長寿命な樹脂製プーリが提案されている。ガスバリア性を有する被膜としては、例えばダイヤモンドライクカーボン,シリコン粒子の蒸着被膜のような無機材料製の被膜や、例えばエチレンビニル共重合体,ポリ塩化ビニリデンの被膜のような有機材料製の被膜があった。   From such a background, a coating having a gas barrier property was provided on the surface of the resin part of the resin pulley to suppress the intrusion of external factors such as moisture that causes dimensional changes and oxygen that causes deterioration, A highly reliable and long-life resin pulley has been proposed. Examples of the film having a gas barrier property include a film made of an inorganic material such as a diamond-like carbon film and a vapor deposition film of silicon particles, and a film made of an organic material such as a film of ethylene vinyl copolymer or polyvinylidene chloride. It was.

特許第3506735号公報Japanese Patent No. 3506735 特許第2838037号公報Japanese Patent No. 2838037 特開2000−2317号公報JP 2000-2317 A 特開2007−232106号公報JP 2007-232106 A 特開2000−346082号公報JP 2000-346082 A

しかしながら、上記のような無機材料製の被膜は、非常に優れたガスバリア性を有し且つ高温下でもガスバリア性が低下することはないが、柔軟性が低いために熱膨張により亀裂が生じやすく、そこから水分や酸素等の外的因子が侵入するおそれがあった。また、上記のような有機材料製の被膜は、柔軟性は高いものの耐熱性が低いため、低温下で使用される場合は非常に優れたガスバリア性を発揮するものの、高温下では被膜が徐々に劣化してガスバリア性が低下するおそれがあった。   However, the coating made of an inorganic material as described above has a very excellent gas barrier property and does not deteriorate the gas barrier property even at a high temperature, but because of its low flexibility, it tends to crack due to thermal expansion, There was a risk of external factors such as moisture and oxygen entering from there. In addition, the coating made of an organic material as described above has high flexibility but low heat resistance. Therefore, although it exhibits excellent gas barrier properties when used at low temperatures, the coating gradually increases at high temperatures. There was a possibility that the gas barrier property would deteriorate due to deterioration.

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、酸素,水蒸気等のガスが侵入しにくく寸法変化や劣化が生じにくい高分子材料成形品及びその製造方法を提供することを課題とする。また、少なくとも一部分が高分子材料で構成されているにもかかわらず、高信頼性で長寿命な機械部品を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides a polymer material molded article in which gas such as oxygen and water vapor is less likely to enter and dimensional change and deterioration are less likely to occur, and a method for manufacturing the same. Let it be an issue. It is another object of the present invention to provide a mechanical component with high reliability and long life despite being at least partially made of a polymer material.

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1の高分子材料成形品は、高分子材料を成形してなる高分子材料成形品において、ポリシラザンが転化してなる二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜を表面に被覆したことを特徴とする。
また、本発明に係る請求項2の高分子材料成形品の製造方法は、二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜が表面に被覆された高分子材料成形品を製造するに際して、高分子材料を成形してなる高分子材料成形品の表面に、ポリシラザンとアクリル樹脂とを含有するコーティング剤を配した後に、前記ポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the polymer material molded product according to claim 1 of the present invention is a polymer material molded product obtained by molding a polymer material, containing silicon dioxide obtained by converting polysilazane and an acrylic resin, and having a gas barrier property. The surface is coated with an organic-inorganic composite film having
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molded article of a polymer material comprising a molded article of a polymer material containing silicon dioxide and an acrylic resin and having an organic-inorganic composite film having gas barrier properties on the surface. In the production, a coating agent containing polysilazane and an acrylic resin is disposed on the surface of a polymer material molded product obtained by molding the polymer material, and then the polysilazane is converted into silicon dioxide.

さらに、本発明に係る請求項3の高分子材料成形品の製造方法は、請求項2に記載の高分子材料成形品の製造方法において、前記コーティング剤中に含有されるポリシラザンとアクリル樹脂との質量比が95:5〜50:50であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4の機械部品は、少なくとも一部分が高分子材料で構成された機械部品において、この高分子材料で構成された部分が、請求項1に記載の高分子材料成形品であることを特徴とする。
Furthermore, the manufacturing method of the polymeric material molded product of Claim 3 which concerns on this invention is a manufacturing method of the polymeric material molded product of Claim 2, The polysilazane and acrylic resin which are contained in the said coating agent in the manufacturing method of Claim 2. The mass ratio is 95: 5 to 50:50.
Furthermore, the mechanical component of claim 4 according to the present invention is a mechanical component in which at least a part is made of a polymer material, and the portion made of the polymer material is a molded article of the polymer material according to claim 1. It is characterized by being.

さらに、本発明に係る請求項5の機械部品は、少なくとも一部分が高分子材料で構成された機械部品において、この高分子材料で構成された部分が、請求項2又は請求項3に記載の高分子材料成形品の製造方法によって製造された高分子材料成形品であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項6の機械部品は、請求項4又は請求項5に記載の機械部品において、転がり軸受,直動案内装置,ボールねじ,プーリ,又は電動パワーステアリング装置用ギヤであることを特徴とする。
Furthermore, the mechanical component of claim 5 according to the present invention is a mechanical component at least part of which is made of a polymer material, and the portion made of the polymer material is the high part of claim 2 or claim 3. It is a polymer material molded product manufactured by a method for manufacturing a molecular material molded product.
Furthermore, the mechanical component of claim 6 according to the present invention is the mechanical component according to claim 4 or 5, which is a rolling bearing, a linear motion guide device, a ball screw, a pulley, or a gear for an electric power steering device. It is characterized by that.

本発明の高分子材料成形品は、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性と柔軟性及び耐熱性とを有する有機無機複合膜を備えているので、寸法変化や劣化が生じにくい。
また、本発明の高分子材料成形品の製造方法は、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性と柔軟性及び耐熱性とを有する有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品を、容易に製造することができる。
Since the polymer material molded article of the present invention includes an organic-inorganic composite film having gas barrier properties, flexibility and heat resistance that suppress the entry of external factors such as oxygen and water vapor, dimensional change and deterioration occur. Hateful.
In addition, the method for producing a molded article of a polymer material according to the present invention includes a polymer material coated with an organic-inorganic composite film having gas barrier properties, flexibility, and heat resistance that suppresses the entry of external factors such as oxygen and water vapor The molded product can be easily manufactured.

さらに、本発明の機械部品は、少なくとも一部分が高分子材料で構成されているにもかかわらず、この高分子材料で構成された部分が、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性と柔軟性及び耐熱性とを有する有機無機複合膜で被覆されているため、高温下での使用が可能であるとともに高信頼性で長寿命である。   Furthermore, the mechanical component of the present invention has a gas barrier in which at least a part is made of a polymer material, but the part made of the polymer material suppresses the entry of external factors such as oxygen and water vapor. Since it is covered with an organic-inorganic composite film having properties, flexibility and heat resistance, it can be used at high temperatures and has high reliability and long life.

本発明に係る機械部品の第一実施形態である樹脂製プーリの構造を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the resin pulleys which are 1st embodiment of the machine component which concerns on this invention. 図1の樹脂製プーリのA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the resin pulleys of FIG. 本発明に係る機械部品の第二実施形態である円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structure of the cylindrical roller bearing which is 2nd embodiment of the machine component which concerns on this invention. 図3の円筒ころ軸受に組み込まれる保持器の斜視図である。It is a perspective view of the holder | retainer integrated in the cylindrical roller bearing of FIG. 第二実施形態の変形例であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structure of the angular ball bearing which is a modification of 2nd embodiment. 図5のアンギュラ玉軸受に組み込まれる保持器の斜視図である。It is a perspective view of the holder | retainer integrated in the angular ball bearing of FIG. 第二実施形態の別の変形例である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the deep groove ball bearing which is another modification of 2nd embodiment. 図7の深溝玉軸受に組み込まれる冠形保持器の斜視図である。It is a perspective view of the crown-shaped cage incorporated in the deep groove ball bearing of FIG. 自動車の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power steering apparatus of a motor vehicle. 図9の電動パワーステアリング装置のハウジング部分の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a housing portion of the electric power steering device of FIG. 9. 本発明に係る機械部品の第三実施形態である電動パワーステアリング装置用減速ギヤの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the reduction gear for electric power steering apparatuses which is 3rd embodiment of the machine component which concerns on this invention.

本発明に係る高分子材料成形品及びその製造方法並びに機械部品の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の高分子材料成形品は、高分子材料を成形してなる高分子材料成形品であって、その表面の少なくとも一部(好ましくは表面全体)に、ポリシラザンが転化してなる二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜が被覆されたものである。この有機無機複合膜は、二酸化ケイ素とアクリル樹脂のみで構成されていてもよいし、後述する配合剤を含有していてもよい。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a polymer material molded article, a manufacturing method thereof, and a machine part according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The polymer material molded article of the present embodiment is a polymer material molded article formed by molding a polymer material, and silicon dioxide obtained by converting polysilazane into at least a part of the surface (preferably the entire surface). And an organic-inorganic composite film containing an acrylic resin and having a gas barrier property. This organic-inorganic composite film may be composed only of silicon dioxide and an acrylic resin, or may contain a compounding agent described later.

有機無機複合膜は、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性を有しているので、有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品は、酸素による劣化や、吸水による寸法変化が生じにくい。また、水蒸気透過性も低いので、高分子材料成形品が含む水分量が低下しにくい。よって、水分量の変動による寸法変化も生じにくい。さらに、有機無機複合膜は、融雪剤(塩化カルシウム)等の各種薬品に対する耐性が優れているので、有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品は薬品に起因する不具合が生じにくい。   Since the organic / inorganic composite film has a gas barrier property that suppresses the entry of external factors such as oxygen and water vapor, the polymer material molded article coated with the organic / inorganic composite film is deteriorated by oxygen or absorbed by water. Dimensional change hardly occurs. In addition, since the water vapor permeability is low, the amount of water contained in the polymer material molded product is unlikely to decrease. Therefore, a dimensional change due to a change in the amount of moisture hardly occurs. Furthermore, since the organic-inorganic composite film is excellent in resistance to various chemicals such as a snow melting agent (calcium chloride), the polymer material molded article coated with the organic-inorganic composite film is less prone to problems caused by the chemical.

さらに、有機無機複合膜は柔軟性を有しているので、有機無機複合膜に損傷が生じにくくガスバリア性の低下が生じにくい。よって、有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品は、長期間にわたって優れたガスバリア性が維持される。さらに、有機無機複合膜は耐熱性を有しているので、有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品は、高温下で使用されても有機無機複合膜が劣化しにくくガスバリア性の低下が生じにくい。   Furthermore, since the organic-inorganic composite film has flexibility, the organic-inorganic composite film is hardly damaged and the gas barrier property is hardly reduced. Therefore, the polymer material molded article coated with the organic-inorganic composite film maintains excellent gas barrier properties over a long period of time. Furthermore, since the organic / inorganic composite film has heat resistance, the polymer material molded product coated with the organic / inorganic composite film is less likely to deteriorate even when used at high temperatures, resulting in a decrease in gas barrier properties. Is unlikely to occur.

また、有機無機複合膜が二酸化ケイ素のみで構成されていると、その脆さ故に柔軟性がなくクラックが入りやすいが、有機無機複合膜中にはアクリル樹脂が含有されているので、アクリル樹脂がバインダーの役割を果たすため、強靱でクラックが入りにくい有機無機複合膜を形成することが容易となる。
ここで、有機無機複合膜について、さらに詳細に説明する。まず、ポリシラザンについて説明する。ポリシラザンは、炭素などの有機成分を含まず、ケイ素,窒素,及び水素のみから構成される無機ポリマーであり、−(SiH2 NH)−(ただし、Hの全部又は一部が、アルキル基,フェニル基等の置換基で置換されていてもよい)を繰り返し単位とする。そして、ポリシラザンは、大気中での加熱処理や常温下での加湿処理により二酸化ケイ素(SiO2 )や窒化ケイ素(Si3 4 )等に転化するセラミック前駆体である。
In addition, when the organic-inorganic composite film is composed only of silicon dioxide, it is not flexible due to its brittleness and easily cracks. However, since the organic-inorganic composite film contains an acrylic resin, the acrylic resin Since it plays the role of a binder, it becomes easy to form an organic-inorganic composite film that is tough and hardly cracks.
Here, the organic-inorganic composite film will be described in more detail. First, polysilazane will be described. Polysilazane is an inorganic polymer that does not contain organic components such as carbon and is composed only of silicon, nitrogen, and hydrogen. — (SiH 2 NH) — (wherein all or part of H is an alkyl group, phenyl And a repeating unit that may be substituted with a substituent such as a group. Polysilazane is a ceramic precursor that is converted into silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) or the like by heat treatment in the atmosphere or humidification treatment at room temperature.

ポリシラザンとしては、例えば、特開平7−305029号公報や特開2000−073012号公報に開示のものがあるが、本発明には公知又は市販のポリシラザンを問題なく使用することができる。ポリシラザンの種類としては、鎖状ポリシラザン,環状ポリシラザン等があげられる。そして、鎖状ポリシラザンとしては、ペルヒドロポリシラザン,ポリメチルヒドロシラザン,ポリN−メチルシラザン,ポリN−(トリエチルシリル)アリルシラザン,ポリN−(ジメチルアミノ)シクロヘキシルシラザン,フェニルポリシラザン等のポリオルガノシラザンがあげられる。   Examples of polysilazanes include those disclosed in JP-A-7-305029 and JP-A-2000-073012. In the present invention, known or commercially available polysilazanes can be used without problems. Examples of the polysilazane include chain polysilazane and cyclic polysilazane. Examples of the chain polysilazane include polyorganosilazanes such as perhydropolysilazane, polymethylhydrosilazane, polyN-methylsilazane, polyN- (triethylsilyl) allylsilazane, polyN- (dimethylamino) cyclohexylsilazane, and phenylpolysilazane. Can be given.

これらのポリシラザンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、これらの中でも耐食性に優れる点で、ペルヒドロポリシラザン,ポリメチルヒドロシラザン,ポリN−メチルシラザン,フェニルポリシラザンが好ましい。また、市販のポリシラザンとしては、例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「NAX120」、「NP110」、「NL110A」などがあげられる。   These polysilazanes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Of these, perhydropolysilazane, polymethylhydrosilazane, polyN-methylsilazane, and phenylpolysilazane are preferred because of their excellent corrosion resistance. Examples of commercially available polysilazanes include “NAX120”, “NP110”, and “NL110A” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.

次に、アクリル樹脂について説明する。アクリル樹脂としては、例えば、特開平7−305029号公報に開示のものがあるが、本発明には公知又は市販のアクリル樹脂を問題なく使用することができる。アクリル樹脂の具体例としては、アクリル酸エステル(アルコール残基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基等を例示できる);メタクリル酸エステル(アルコール残基は上記と同じ);2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロキシ基含有モノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド等のアミド基含有モノマー;N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基含有モノマー;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー;スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、及びそれらの塩(例えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)等のスルホン酸基又はその塩を含有するモノマー;クロトン酸、イタコン酸、アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、及びそれらの塩(例えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)等のカルボキシル基又はその塩を含有するモノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物を含有するモノマー;その他ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリスアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アルキルイタコン酸モノエステル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、塩化ビニル等の単量体の組合せからつくられたものが例示される。市販のアクリル樹脂としては、例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「BR101」,「BR102」などがあげられる。   Next, the acrylic resin will be described. Examples of the acrylic resin include those disclosed in JP-A-7-305029, and known or commercially available acrylic resins can be used without any problem in the present invention. Specific examples of acrylic resins include acrylic acid esters (as alcohol residues, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, Cyclohexyl group, phenyl group, benzyl group, phenylethyl group, etc.); methacrylic acid ester (alcohol residue is the same as above); 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2 -Hydroxy group-containing monomers such as hydroxypropyl methacrylate; acrylamide, methacrylamide, N-methyl methacrylamide, N-methyl acrylamide, N-methylol acrylamide, N-methoxymethyl acrylamide, N-methoxymethyl methacrylate Amide group-containing monomers such as luamide and N-phenylacrylamide; Amino group-containing monomers such as N, N-diethylaminoethyl acrylate and N, N-diethylaminoethyl methacrylate; Epoxy group-containing monomers such as glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate and allyl glycidyl ether Monomers containing sulfonic acid groups or salts thereof such as styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, and salts thereof (for example, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, etc.); crotonic acid, itaconic acid, acrylic acid, maleic acid, Monomer containing a carboxyl group such as fumaric acid and salts thereof (for example, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, etc.) or a salt thereof; monomer containing acid anhydride such as maleic anhydride, itaconic anhydride; Vinyl isocyanate, allyl isocyanate, styrene, vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl trisalkoxysilane, alkyl maleic acid monoester, acrylonitrile, methacrylonitrile, alkyl itaconic acid monoester, vinylidene chloride, vinyl acetate, vinyl chloride, etc. The thing made from the combination of a mer is illustrated. Examples of commercially available acrylic resins include “BR101” and “BR102” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.

また、有機無機複合膜の厚さは特に限定されるものではないが、0.2μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。有機無機複合膜の厚さが0.2μm以上であれば、有機無機複合膜が被覆される高分子材料成形品の表面の面粗度に関係なく、均一に有機無機複合膜を設けることができ、膜欠陥の発生を抑制することができる。また、有機無機複合膜の厚さが10μm以下であれば、クラックが入りにくく、膜の形成が容易となる。   The thickness of the organic-inorganic composite film is not particularly limited, but is preferably 0.2 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. If the thickness of the organic-inorganic composite film is 0.2 μm or more, the organic-inorganic composite film can be provided uniformly regardless of the surface roughness of the surface of the polymer material molded article covered with the organic-inorganic composite film. The occurrence of film defects can be suppressed. Moreover, if the thickness of the organic-inorganic composite film is 10 μm or less, cracks are unlikely to occur and film formation becomes easy.

一方、高分子材料成形品を構成する高分子材料の種類は、特に限定されるものではないが、ポリアミド樹脂,ポリフェニレンサルファイド,ポリエーテルエーテルケトンがあげられる。ただし、高分子材料成形品のコストを考慮すると、ポリアミド樹脂が好ましい。ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11,ポリアミド12,ポリアミド46,ポリアミド6,ポリアミド66,ポリアミド610,ポリアミド612等の脂肪族ポリアミド樹脂や、変性ポリアミド6T,ポリアミド9T等の芳香族ポリアミド樹脂があげられる。そして、これらのポリアミド樹脂の中でも、比較的安価なポリアミド66,ポリアミド46
がより好ましい。これらの高分子材料は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
On the other hand, the type of polymer material constituting the polymer material molded product is not particularly limited, and examples thereof include polyamide resin, polyphenylene sulfide, and polyether ether ketone. However, considering the cost of the polymer material molded product, a polyamide resin is preferable. Examples of the polyamide resin include aliphatic polyamide resins such as polyamide 11, polyamide 12, polyamide 46, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, and polyamide 612, and aromatic polyamide resins such as modified polyamide 6T and polyamide 9T. Among these polyamide resins, relatively inexpensive polyamide 66 and polyamide 46 are used.
Is more preferable. These polymer materials may be used alone or in combination of two or more.

また、高分子材料として、樹脂と繊維強化材とからなる樹脂組成物を用いてもよい。そうすれば、高分子材料の耐熱性,強度特性が優れたものとなる。繊維強化材としては、ガラス繊維,炭素繊維等があげられる。ガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂(特にポリアミド66)は、耐熱性,強度特性が優れるとともに安価であるため、最も好適である。さらに、高分子材料には、潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等の各種添加剤を配合してもよい。   Moreover, you may use the resin composition which consists of resin and a fiber reinforcement as a polymeric material. Then, the heat resistance and strength characteristics of the polymer material are excellent. Examples of the fiber reinforcing material include glass fiber and carbon fiber. A polyamide resin reinforced with glass fiber (particularly polyamide 66) is most suitable because it has excellent heat resistance and strength properties and is inexpensive. Further, the polymer material may be blended with various additives such as a lubricant, a heat stabilizer, an antioxidant, a thermal conductivity improver, and a plasticizer.

このような高分子材料を成形する方法は特に限定されるものではなく、慣用の樹脂成形方法を問題なく採用可能である。例えば、射出成形法等の溶融成形法や機械加工による成形法や焼結成形法があげられる。
このような有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品は、寸法変化や酸素,薬品による劣化などの不具合が生じにくく、しかも、高温下で使用されても長期間にわたって前記不具合が生じにくいので、転がり軸受等の機械部品を構成する部材として好適である。高分子材料で構成された部材は、金属製部材と比較すると前記不具合が生じやすいため、機械部品の信頼性や寿命を低下させる傾向があるが、本実施形態の高分子材料成形品を備える機械部品は、少なくとも一部分が高分子材料で構成されているにもかかわらず、高信頼性で長寿命である。
A method for molding such a polymer material is not particularly limited, and a conventional resin molding method can be employed without any problem. Examples thereof include a melt molding method such as an injection molding method, a molding method by machining, and a sintering molding method.
A polymer material molded article coated with such an organic-inorganic composite film is less prone to problems such as dimensional changes and deterioration due to oxygen and chemicals. Therefore, it is suitable as a member constituting a machine part such as a rolling bearing. A member made of a polymer material is prone to the above-mentioned problems as compared with a metal member, and thus tends to reduce the reliability and life of machine parts. The component is reliable and has a long life despite being at least partially composed of a polymeric material.

本実施形態の高分子材料成形品を適用可能な機械部品は、特に限定されるものではないが、例えば、転がり軸受,直動案内装置,ボールねじ,プーリ,又は電動パワーステアリング装置用ギヤがあげられる。
次に、有機無機複合膜を備える本実施形態の高分子材料成形品の製造方法について説明する。まず、高分子材料を成形してなる高分子材料成形品の表面に、ポリシラザンとアクリル樹脂とを含有するコーティング剤を均一の厚さにコーティングする。コーティングの方法は特に限定されるものではないが、液状のコーティング剤であれば、例えば、刷毛等による塗布のほか、スプレーコーティング,エアドクターコーティング,ブレードコーティング,ディップコーティング,電着コーティング等があげられる。このような方法によるコーティングを1回又は複数回行って、有機無機複合膜の膜厚が所望の値となるように、コーティング剤の厚さを制御すればよい。
Mechanical parts to which the polymer material molded product of the present embodiment can be applied are not particularly limited, and examples thereof include a rolling bearing, a linear motion guide device, a ball screw, a pulley, or a gear for an electric power steering device. It is done.
Next, the manufacturing method of the polymeric material molded article of this embodiment provided with an organic inorganic composite film is demonstrated. First, a coating agent containing polysilazane and an acrylic resin is coated to a uniform thickness on the surface of a polymer material molded product formed by molding a polymer material. The coating method is not particularly limited, but if it is a liquid coating agent, for example, spray coating, air doctor coating, blade coating, dip coating, electrodeposition coating, etc., in addition to application by brush etc. . Coating by such a method may be performed once or a plurality of times, and the thickness of the coating agent may be controlled so that the thickness of the organic-inorganic composite film becomes a desired value.

そして、コーティング剤をコーティングした高分子材料成形品に対して、ポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させる処理を施すと、二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜が被覆された高分子材料成形品が得られる。ポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させる処理としては、例えば、大気中,常温下で2週間放置する処理があげられる。この処理により、ポリシラザンが二酸化ケイ素に転化するとともに結晶化が進行し、十分なガスバリア性を有する有機無機複合膜が形成される。   When the polymer material molded article coated with the coating agent was subjected to a treatment for converting polysilazane to silicon dioxide, the organic-inorganic composite film containing silicon dioxide and acrylic resin and having gas barrier properties was coated. A polymer material molded product is obtained. An example of the treatment for converting polysilazane to silicon dioxide is a treatment in which the polysilazane is left in the atmosphere at room temperature for 2 weeks. By this treatment, polysilazane is converted to silicon dioxide and crystallization proceeds, and an organic-inorganic composite film having sufficient gas barrier properties is formed.

ただし、常温下での処理は、結晶化に長時間を要するので、加熱下で放置する処理が好ましい。加熱により、結晶化速度を促進することができる。加熱温度は、例えば、50℃以上220℃以下が好ましく、80℃以上170℃以下がより好ましい。また、加熱時間は30分以上120分以下が好ましい。
なお、全てのポリシラザンが二酸化ケイ素に転化している方が、有機無機複合膜の前記諸性能が優れているため好ましいが、一部のポリシラザンが二酸化ケイ素に転化しておらず、有機無機複合膜中にポリシラザンとして存在していてもよい。
However, since the treatment at room temperature requires a long time for crystallization, a treatment that is allowed to stand under heating is preferable. Heating can accelerate the crystallization rate. For example, the heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. The heating time is preferably 30 minutes or longer and 120 minutes or shorter.
In addition, it is preferable that all the polysilazane is converted into silicon dioxide because the above-mentioned various properties of the organic-inorganic composite film are excellent. However, some of the polysilazane is not converted into silicon dioxide, and the organic-inorganic composite film. It may exist as polysilazane.

コーティング剤中に含有されるポリシラザンとアクリル樹脂との質量比は、95:5〜50:50とすることが好ましい。ポリシラザンの割合が50質量%未満であると、有機無機複合膜中の二酸化ケイ素の含有量が少なくなるため、有機無機複合膜のガスバリア性が不十分となるおそれがある。一方、ポリシラザンの割合が95質量%超過であると、有機無機複合膜中のアクリル樹脂の含有量が少なくなるため、有機無機複合膜の柔軟性が不十分となるおそれがある。その結果、高分子材料成形品の熱膨張により有機無機複合膜にクラックが発生して、ガスバリア性が低下してしまうおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、ポリシラザンとアクリル樹脂との質量比は、95:5〜80:20とすることがより好ましい。   The mass ratio of polysilazane and acrylic resin contained in the coating agent is preferably 95: 5 to 50:50. When the proportion of polysilazane is less than 50% by mass, the content of silicon dioxide in the organic-inorganic composite film decreases, and thus the gas barrier property of the organic-inorganic composite film may be insufficient. On the other hand, when the ratio of polysilazane is more than 95% by mass, the content of the acrylic resin in the organic-inorganic composite film decreases, and the flexibility of the organic-inorganic composite film may be insufficient. As a result, cracks may occur in the organic-inorganic composite film due to the thermal expansion of the polymer material molded article, and the gas barrier property may be reduced. In order to make such inconvenience less likely to occur, the mass ratio of polysilazane and acrylic resin is more preferably 95: 5 to 80:20.

コーティング剤としては、ポリシラザンとアクリル樹脂とを溶媒に溶解したコーティング液が好ましい。コーティング液を用いた場合には、ポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させるとともに、溶媒を蒸発させて除去(乾燥)する必要がある。乾燥方法は、高分子材料成形品の表面に被覆されたコーティング液中の溶媒を除去することができるならば、特に限定されるものではないが、加熱,減圧,気流等の環境下におくことにより乾燥することができる。   As the coating agent, a coating solution in which polysilazane and an acrylic resin are dissolved in a solvent is preferable. When the coating liquid is used, it is necessary to convert polysilazane to silicon dioxide and to remove (dry) the solvent by evaporating it. The drying method is not particularly limited as long as it can remove the solvent in the coating liquid coated on the surface of the polymer material molded article, but it should be placed in an environment such as heating, decompression, and air flow. Can be dried.

溶媒の種類は、ポリシラザンと反応せず且つポリシラザンを溶解可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、メチルペンタン、ヘプタン、イソヘブタン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;エチルエーテル、ジオキシエタン、ジメチルジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類等があげられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし2種以上を併用してもよい。   The type of solvent is not particularly limited as long as it does not react with polysilazane and can dissolve polysilazane. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene; pentane, hexane, isohexane Aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, and methylcyclohexane; methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, bromoform, ethylene chloride, aliphatic hydrocarbons such as methylpentane, heptane, isohebutane, octane, and isooctane; Halogenated hydrocarbons such as ethylidene chloride and trichloroethane; ethers such as ethyl ether, dioxyethane, dimethyldioxane, tetrahydrofuran and tetrahydropyran. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

コーティング液における溶質(ポリシラザンとアクリル樹脂)の濃度は特に限定されるものではないが、高分子材料成形品の表面にコーティング液をコーティングする処理の操作性を考慮すると、5質量%以上20質量%以下が好ましい。また、この濃度によって有機無機複合膜の厚さが決定するので、5質量%未満であると、有機無機複合膜の厚さ薄くなり、ガスバリア性が不十分となるおそれがある。一方、20質量%超過であると、溶質が凝集しやすく白化が起こりやすい。   The concentration of the solute (polysilazane and acrylic resin) in the coating liquid is not particularly limited. However, in consideration of the operability of the process of coating the coating liquid on the surface of the polymer material molded article, it is 5% by mass or more and 20% by mass. The following is preferred. Moreover, since the thickness of the organic-inorganic composite film is determined by this concentration, if it is less than 5% by mass, the thickness of the organic-inorganic composite film becomes thin, and the gas barrier property may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 20% by mass, the solute tends to aggregate and whitening tends to occur.

また、コーティング液には、所望により、ポリシラザンの二酸化ケイ素への転化反応を促進する触媒を混合してもよい。この触媒としては、例えばパラジウム,アミン系化合物,アミン系化合物と銀粒子の混合物があげられる。なお、コーティング液に用いる触媒と溶媒の組み合わせについては、前述した触媒と溶媒の中から選択すれば、いずれの組み合わせであっても問題なく有機無機複合膜を形成することができる。ただし、200℃以下の温度且つ短時間で転化反応を完了することができ、しかも高分子材料成形品に悪影響をほとんど与えないことから、アミン系化合物とキシレンの組み合わせが最も好ましい。   Moreover, you may mix the catalyst which accelerates | stimulates the conversion reaction of polysilazane to silicon dioxide with the coating liquid as needed. Examples of the catalyst include palladium, an amine compound, and a mixture of an amine compound and silver particles. In addition, as for the combination of the catalyst and the solvent used in the coating liquid, any combination of the catalyst and the solvent described above can form the organic-inorganic composite film without any problem. However, the combination of an amine compound and xylene is most preferable because the conversion reaction can be completed in a temperature of 200 ° C. or less and in a short time, and the polymer material molded article is hardly adversely affected.

さらに、コーティング液には、所望により、配合剤を混合してもよい。配合剤としては、例えば、タルク,炭酸カルシウム,カオリン等の無機材料や、アントラキノン系化合物等の油溶性有機染料や、カーボンブラックがあげられる。配合剤の添加量は、コーティング液全体の0.05質量%以上30質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。   Furthermore, you may mix a compounding agent with a coating liquid as needed. Examples of the compounding agent include inorganic materials such as talc, calcium carbonate, and kaolin, oil-soluble organic dyes such as anthraquinone compounds, and carbon black. The addition amount of the compounding agent is preferably 0.05% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less of the entire coating liquid.

さらに、高分子材料成形品の表面には、コーティング液をコーティングする前に、コーティングする面に対して、有機無機複合膜の密着性を向上させる処理を施すことが好ましい。この処理としては、コロナ放電処理,プラズマ活性化処理,グロー放電処理,逆スパッタ処理,粗面化処理等の公知の表面活性化処理や、エチレンイミン系,アミン系,エポキシ系,ウレタン系,ポリエステル系等のプライマー剤を用いたプライマー処理があげられる。   Furthermore, it is preferable to subject the surface of the polymer material molded article to a treatment for improving the adhesion of the organic-inorganic composite film to the surface to be coated before coating the coating liquid. This treatment includes known surface activation treatments such as corona discharge treatment, plasma activation treatment, glow discharge treatment, reverse sputtering treatment, roughening treatment, ethyleneimine, amine, epoxy, urethane, polyester. Primer treatment using a primer agent such as a system may be mentioned.

以下に、本実施形態の高分子材料成形品を適用した機械部品の実施形態を示す。
〔機械部品の第一実施形態〕
図1は、本発明に係る機械部品の一実施形態である樹脂製プーリの構造を示す正面図であり、図2は、図1の樹脂製プーリのA−A断面図である。
本実施形態の樹脂製プーリ10は、転がり軸受11と樹脂部12とからなる。この転がり軸受11は、内輪1と、外輪2と、前記両輪1,2の間に転動自在に配された複数の転動体3と、前記両輪1,2の間に転動体3を保持する保持器4と、前記両輪1,2の間の開口部を覆うシール装置5,5と、を備えている。なお、保持器4及びシール装置5は、備えていなくてもよい。また、シール装置5は、図2に示すような接触ゴムシールでもよいし、シールドのような非接触シールでもよい。
Hereinafter, an embodiment of a machine part to which the polymer material molded article of the present embodiment is applied will be described.
[First embodiment of machine parts]
FIG. 1 is a front view showing a structure of a resin pulley that is an embodiment of a mechanical component according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the resin pulley of FIG.
The resin pulley 10 according to this embodiment includes a rolling bearing 11 and a resin portion 12. The rolling bearing 11 holds the rolling element 3 between the inner ring 1, the outer ring 2, a plurality of rolling elements 3 that are arranged to freely roll between the two wheels 1 and 2, and the two wheels 1 and 2. A cage 4 and sealing devices 5 and 5 covering the opening between the wheels 1 and 2 are provided. Note that the cage 4 and the seal device 5 may not be provided. Further, the sealing device 5 may be a contact rubber seal as shown in FIG. 2 or a non-contact seal such as a shield.

また、樹脂部12は、高分子材料の射出成形により形成され、転がり軸受11の外輪2の外周面に一体的に取り付けられている(樹脂部12が、本発明の構成要件である高分子材料成形品に相当する)。具体的には、樹脂部12は、転がり軸受11の外輪2が嵌合される内径側円筒部12aと、外径側円筒部12bと、両円筒部12a,12bを連結する円板部12cと、樹脂部12を補強するために放射状に形成された複数のリブ12dと、からなる。そして、外径側円筒部12bの外周面12eが、図示しない駆動用ベルトのベルト案内面をなす。なお、外輪2の外周面には、樹脂部12の脱着を防止する凹溝が形成されている。   The resin portion 12 is formed by injection molding of a polymer material and is integrally attached to the outer peripheral surface of the outer ring 2 of the rolling bearing 11 (the polymer portion 12 is a constituent material of the present invention). Equivalent to a molded product). Specifically, the resin portion 12 includes an inner diameter side cylindrical portion 12a into which the outer ring 2 of the rolling bearing 11 is fitted, an outer diameter side cylindrical portion 12b, and a disc portion 12c that connects both the cylindrical portions 12a and 12b. , And a plurality of ribs 12 d formed radially to reinforce the resin portion 12. The outer peripheral surface 12e of the outer diameter side cylindrical portion 12b forms a belt guide surface of a driving belt (not shown). A concave groove for preventing the resin part 12 from being attached and detached is formed on the outer peripheral surface of the outer ring 2.

樹脂部12を構成する高分子材料の種類は特に限定されるものではないが、樹脂製プーリにおいては、駆動時におけるベルトの振れに起因する振動の発生を抑制して騒音を低減するために、ベルトを案内する外径側円筒部12bの外周面12eの真円度(凹凸量) が良好であることが求められるとともに、ベルトの張力に耐える機械的強度と耐熱性が良好であることが求められる。そのため、樹脂部12を構成する高分子材料としては、ガラス繊維,炭素繊維等の充填材や各種添加剤(潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等)を樹脂に配合した樹脂組成物が好ましい。   The type of the polymer material constituting the resin portion 12 is not particularly limited, but in the resin pulley, in order to reduce the noise by suppressing the occurrence of vibration due to the vibration of the belt during driving, The roundness (unevenness) of the outer peripheral surface 12e of the outer cylindrical portion 12b that guides the belt is required to be good, and the mechanical strength and heat resistance to withstand the belt tension are required to be good. It is done. Therefore, as the polymer material constituting the resin portion 12, fillers such as glass fibers and carbon fibers and various additives (lubricants, thermal stabilizers, antioxidants, thermal conductivity improvers, plasticizers, etc.) are used. A resin composition blended with the resin is preferred.

好ましい樹脂の例としては、ポリアミド樹脂,ポリフェニレンサルファイド,ポリエーテルエーテルケトンがあげられる。ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11,ポリアミド12,ポリアミド46,ポリアミド6,ポリアミド66,ポリアミド610,ポリアミド612等の脂肪族ポリアミド樹脂や、変性ポリアミド6T,ポリアミド9T等の芳香族ポリアミド樹脂があげられる。   Examples of preferred resins include polyamide resins, polyphenylene sulfide, and polyether ether ketone. Examples of the polyamide resin include aliphatic polyamide resins such as polyamide 11, polyamide 12, polyamide 46, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, and polyamide 612, and aromatic polyamide resins such as modified polyamide 6T and polyamide 9T.

そして、樹脂組成物のコスト,耐熱性,及び強度特性のバランスから判断すると、耐熱性と耐疲労性に優れるポリアミド66をベース樹脂としガラス繊維を強化材とする樹脂組成物が最も好適である。ガラス繊維の配合量は、樹脂組成物全体の25質量%以上55質量%以下が好ましい。ガラス繊維の配合量が25質量%未満であると、樹脂組成物の耐熱性や強度特性が不十分となるおそれがある。一方、55質量%超過であると、樹脂組成物の溶融粘度が高くなり、成形性が不十分となるおそれがある。   Judging from the balance of cost, heat resistance, and strength characteristics of the resin composition, the resin composition using polyamide 66, which is excellent in heat resistance and fatigue resistance, as a base resin and glass fiber as a reinforcing material is most preferable. The blending amount of the glass fiber is preferably 25% by mass or more and 55% by mass or less of the entire resin composition. When the blending amount of the glass fiber is less than 25% by mass, the heat resistance and strength characteristics of the resin composition may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 55% by mass, the melt viscosity of the resin composition becomes high and the moldability may be insufficient.

また、ポリアミド66の分子量は、射出成形性を考慮すると、数平均分子量で13000以上30000以下が好ましく、耐疲労性及び高成形精度をさらに考慮すると、数平均分子量で18000以上26000以下がより好ましい。ポリアミド66の数平均分子量が13000未満であると、分子量が低すぎるため耐疲労性が低くなり、実用性が低くなる。一方、ポリアミド66の数平均分子量が30000超過であると、耐疲労性は優れているものの、樹脂製プーリに必要な衝撃強度等の機械的強度を達成するためにガラス繊維を25質量%以上55質量%以下含有させると、樹脂組成物の溶融粘度が高くなり、樹脂部12を射出成形法により高精度で製造することが困難となる。   The molecular weight of polyamide 66 is preferably 13,000 to 30000 in terms of number average molecular weight in view of injection moldability, and more preferably 18000 to 26000 in terms of number average molecular weight in consideration of fatigue resistance and high molding accuracy. If the number average molecular weight of the polyamide 66 is less than 13000, the molecular weight is too low, resulting in low fatigue resistance and low practicality. On the other hand, if the number average molecular weight of the polyamide 66 is more than 30000, the fatigue resistance is excellent, but the glass fiber is contained in an amount of 25% by mass or more to achieve mechanical strength such as impact strength required for the resin pulley. When the content is less than or equal to mass%, the melt viscosity of the resin composition becomes high, and it becomes difficult to manufacture the resin portion 12 with high accuracy by an injection molding method.

このような樹脂製プーリ10の樹脂部12の表面には、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性に加えて、柔軟性及び耐熱性を有する有機無機複合膜(図示せず)が被覆されている。なお、この有機無機複合膜は、樹脂部12の表面全体に被覆することが最も好ましいが、樹脂部12の表面の一部分に被覆してもよい。
本実施形態の樹脂製プーリ10は、樹脂部12の表面に有機無機複合膜が設けられているので、各種薬品(例えば塩化カルシウム)に対する耐性が優れている。そのため、樹脂部12を構成する樹脂組成物のベース樹脂として、耐薬品性にやや劣るポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用したとしても、樹脂部12が薬品に侵されにくい。よって、例えば融雪剤(塩化カルシウム)に起因する不具合が抑制されるので、本実施形態の樹脂製プーリ10は、高信頼性で長寿命である。
An organic-inorganic composite film (not shown) having flexibility and heat resistance on the surface of the resin portion 12 of the resin pulley 10 in addition to the gas barrier property that suppresses the entry of external factors such as oxygen and water vapor. ) Is coated. The organic / inorganic composite film is most preferably coated on the entire surface of the resin portion 12, but may be coated on a part of the surface of the resin portion 12.
Since the resin pulley 10 of this embodiment is provided with an organic-inorganic composite film on the surface of the resin portion 12, it has excellent resistance to various chemicals (for example, calcium chloride). For this reason, even if a polyamide resin such as polyamide 66, which is slightly inferior in chemical resistance, is used as the base resin of the resin composition constituting the resin portion 12, the resin portion 12 is not easily affected by the chemical. Accordingly, for example, problems caused by the snow melting agent (calcium chloride) are suppressed, so the resin pulley 10 of the present embodiment has a high reliability and a long life.

また、ポリアミド66等のポリアミド樹脂を繊維強化材で補強した樹脂組成物は、成形精度,強度特性,及び耐熱性が優れるとともに比較的安価であるので、樹脂部12を構成する樹脂組成物のベース樹脂としてポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用すれば、本実施形態の樹脂製プーリ10は、安価且つ高信頼性で長寿命である。
さらに、有機無機複合膜はガスバリア性を有しているので、樹脂の劣化の原因となる酸素等のガスを遮断することができる。また、有機無機複合膜は水蒸気バリア性も有しているので、水蒸気が透過しにくく、水分(水蒸気) を遮断することができる。よって、樹脂部12の劣化や吸水による寸法変化に起因する樹脂製プーリ10の不具合の発生が抑制されるので、本実施形態の樹脂製プーリ10は高信頼性で長寿命である。
In addition, a resin composition in which a polyamide resin such as polyamide 66 is reinforced with a fiber reinforcing material has excellent molding accuracy, strength characteristics, and heat resistance, and is relatively inexpensive. Therefore, the base of the resin composition constituting the resin portion 12 is used. If a polyamide resin such as polyamide 66 is used as the resin, the resin pulley 10 of the present embodiment is inexpensive, highly reliable, and has a long life.
Furthermore, since the organic-inorganic composite film has a gas barrier property, it is possible to block a gas such as oxygen that causes deterioration of the resin. In addition, since the organic-inorganic composite film also has a water vapor barrier property, it is difficult for water vapor to pass therethrough and can block water (water vapor). Therefore, since the occurrence of the malfunction of the resin pulley 10 due to the deterioration of the resin portion 12 and the dimensional change due to water absorption is suppressed, the resin pulley 10 of the present embodiment has a high reliability and a long life.

このような樹脂製プーリ10は、例えば、自動車に搭載されるエンジン補機類の駆動用ベルトやその他のベルトのテンショナ用プーリ、又はアイドラプーリとして好適に使用することができる。
なお、この第一実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受,自動調心玉軸受,円筒ころ軸受,円すいころ軸受,針状ころ軸受,自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受,スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
Such a resin pulley 10 can be suitably used as, for example, a driving belt for engine accessories mounted on an automobile, a tensioner pulley for other belts, or an idler pulley.
This first embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, a deep groove ball bearing has been described as an example of a rolling bearing, but the present invention can be applied to various types of rolling bearings. For example, radial rolling bearings such as angular contact ball bearings, self-aligning ball bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings, and self-aligning roller bearings, and thrust types such as thrust ball bearings and thrust roller bearings This is a rolling bearing.

また、転がり軸受11の接触ゴムシールに使用されるゴムの種類は特に限定されるものではないが、ニトリルゴム,水素添加ニトリルゴム,アクリルゴム等を原料ゴムとし、それに各種充填材を配合したものを用いることができる。さらに、転がり軸受11内に充填される潤滑剤の種類は特に限定されるものではなく、一般的な潤滑油やグリースを用いることができるが、樹脂製プーリ10の使用温度を考慮して、ポリα−オレフィン油,アルキルジフェニルエーテル油等を基油、ジウレア等を増ちょう剤とし、酸化防止剤,摩耗防止剤等の潤滑剤用添加剤が配合されたグリースが好ましい。   Further, the type of rubber used for the contact rubber seal of the rolling bearing 11 is not particularly limited, but nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, acrylic rubber, or the like is used as a raw rubber, and various fillers are blended therein. Can be used. Further, the type of lubricant filled in the rolling bearing 11 is not particularly limited, and general lubricating oil or grease can be used. A grease in which α-olefin oil, alkyldiphenyl ether oil or the like is used as a base oil, diurea or the like is used as a thickener, and additives for lubricants such as antioxidants and antiwear agents are blended is preferable.

〔第一実施形態の実施例〕
図1の樹脂製プーリとほぼ同様の構成の樹脂製プーリの樹脂部の表面に、有機無機複合膜を形成したものを用意して、その耐塩化カルシウム性を評価した。
樹脂製プーリは、呼び番号6203DDL18の深溝玉軸受をコアとしたインサート成形により、深溝玉軸受の外輪の外周に樹脂部を一体形成してなるものである。この深溝玉軸受は、接触ゴムシールを備えるとともに、外輪の外周面に凹溝を有している。また、樹脂部を構成する高分子材料は、ガラス繊維を30質量%含有するポリアミド66(宇部興産株式会社製のUBEナイロン2020GU6)であり、ヨウ化銅系の熱安定剤を含有している。このポリアミド66の数平均分子量は20000である。
[Example of the first embodiment]
The surface of the resin part of a resin pulley having a configuration substantially similar to that of the resin pulley of FIG. 1 was prepared, and the calcium chloride resistance was evaluated.
The resin pulley is formed by integrally forming a resin portion on the outer periphery of the outer ring of the deep groove ball bearing by insert molding using the deep groove ball bearing of the reference number 6203DDL18 as a core. This deep groove ball bearing has a contact rubber seal and a concave groove on the outer peripheral surface of the outer ring. Moreover, the polymer material which comprises a resin part is the polyamide 66 (UBE nylon 2020GU6 by Ube Industries, Ltd.) which contains 30 mass% of glass fiber, and contains the copper iodide type | system | group heat stabilizer. The number average molecular weight of the polyamide 66 is 20000.

被膜を形成するためのコーティング液は、以下のようにして調整した。パーハイドロポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「NAX120」)をキシレンに溶解して、濃度5,10,15,20質量%の各ポリシラザン溶液を調整した。また、アクリル樹脂(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「BR101」)をキシレンに溶解して、濃度20質量%のアクリル樹脂溶液を調整した。そして、各ポリシラザン溶液とアクリル樹脂溶液とを、10:0、9:1、7:3の割合(質量比)で混合して、各混合溶液を得た。   The coating liquid for forming the film was prepared as follows. Perhydropolysilazane (“NAX120” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was dissolved in xylene to prepare each polysilazane solution having a concentration of 5, 10, 15, and 20% by mass. In addition, an acrylic resin (“BR101” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was dissolved in xylene to prepare an acrylic resin solution having a concentration of 20% by mass. And each polysilazane solution and acrylic resin solution were mixed in the ratio (mass ratio) of 10: 0, 9: 1, and 7: 3, and each mixed solution was obtained.

これらの混合溶液に樹脂製プーリの樹脂部をそれぞれ浸漬して、樹脂製プーリの樹脂部の表面に混合溶液を均一にコーティングした。170℃,1時間の条件で加熱処理を施して、キシレンを蒸発させるとともにポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させた。その後、大気中、常温下で2週間静置することにより完全に硬化させて、被膜を形成した。そして、このようにして被膜を形成した樹脂部を用いて、樹脂製プーリを製造した。また、前記被膜を備えていないことを除いては前記樹脂製プーリと全く同様の構成の樹脂製プーリを併せて製造した。そして、これらの樹脂製プーリについて、耐塩化カルシウム性を評価した。試験方法は以下の通りである。   The resin part of the resin pulley was immersed in these mixed solutions, respectively, and the mixed solution was uniformly coated on the surface of the resin part of the resin pulley. Heat treatment was performed at 170 ° C. for 1 hour to evaporate xylene and convert polysilazane to silicon dioxide. Thereafter, the film was allowed to stand for 2 weeks at room temperature in the atmosphere to be completely cured to form a film. And the resin pulley was manufactured using the resin part which formed the film in this way. A resin pulley having the same configuration as that of the resin pulley except that the coating film was not provided was also manufactured. And about these resin pulleys, the calcium chloride resistance was evaluated. The test method is as follows.

まず、樹脂製プーリを80℃の熱水中に2時間浸潰して吸水させた後に、濃度50質量%の塩化カルシウム水溶液に5分間浸漬した。次に、1470Nのラジアル荷重を負荷した状態で、樹脂製プーリを恒温槽内に放置して、恒温槽内の温度を以下のように変化させた。すなわち、20℃から110℃まで30分かけて昇温した後に、110℃で2時間保持し、さらに30分かけて20℃まで降温した後、20℃で1時間保持した。   First, the resin pulley was immersed in hot water at 80 ° C. for 2 hours to absorb water, and then immersed in an aqueous calcium chloride solution having a concentration of 50% by mass for 5 minutes. Next, in a state where a radial load of 1470 N was applied, the resin pulley was left in the thermostat and the temperature in the thermostat was changed as follows. That is, the temperature was raised from 20 ° C. to 110 ° C. over 30 minutes, held at 110 ° C. for 2 hours, further lowered to 20 ° C. over 30 minutes, and then held at 20 ° C. for 1 hour.

そして、前記温度変化を1サイクルとして繰り返し、2サイクル毎に樹脂製プーリを前記塩化カルシウム水溶液に5分間浸漬した。樹脂部のクラックの発生の有無を2サイクル毎に確認しながら、10サイクルまで試験を行った。結果を表1に示す。   Then, the temperature change was repeated as one cycle, and the resin pulley was immersed in the calcium chloride aqueous solution for 5 minutes every two cycles. The test was conducted up to 10 cycles while checking the occurrence of cracks in the resin portion every 2 cycles. The results are shown in Table 1.

Figure 2012077269
Figure 2012077269

その結果、前記被膜を備えている樹脂製プーリは、2サイクルでは樹脂部にクラックが発生しなかったのに対し、前記被膜を備えていない樹脂製プーリは2サイクルでクラックが発生した。この結果から、前記被膜を樹脂部の表面に形成したことにより、樹脂部への水分(塩化カルシウム水溶液)の浸入が遮断されたため、耐塩化カルシウム性が向上したことが分かる。   As a result, the resin pulley provided with the coating did not crack in the resin part in two cycles, whereas the resin pulley not provided with the coating cracked in two cycles. From this result, it can be seen that the formation of the coating on the surface of the resin part blocked the ingress of moisture (calcium chloride aqueous solution) into the resin part, thereby improving the calcium chloride resistance.

また、前記被膜にアクリル樹脂が含まれていない場合、すなわち二酸化ケイ素のみからなる被膜を備える場合には、ポリシラザン溶液のポリシラザン濃度が高いものほど早い段階でクラックが発生した。これは、ポリシラザン濃度が高いほど被膜が厚くなるため、樹脂部の熱膨張に被膜が追従できずに微細なクラックが被膜に発生し、そこから塩化カルシウム水溶液が浸入したものと考えられる。   Moreover, when the acrylic resin was not contained in the said film, ie, when the film which consists only of silicon dioxide was provided, the crack generate | occur | produced at an early stage, so that the polysilazane density | concentration of a polysilazane solution was high. This is presumably because the higher the polysilazane concentration, the thicker the coating, and the coating cannot follow the thermal expansion of the resin portion, causing fine cracks in the coating, from which the calcium chloride aqueous solution entered.

しかしながら、前記被膜にアクリル樹脂が含まれている場合、すなわち二酸化ケイ素とアクリル樹脂からなる有機無機複合膜を備える場合には、有機無機複合膜が柔軟性を有しているため、樹脂部の熱膨張に有機無機複合膜が追従してクラックが発生しにくい。よって、塩化カルシウム水溶液の浸入が遮断され、耐塩化カルシウム性が向上したものと考えられる。   However, when the coating contains an acrylic resin, that is, when an organic-inorganic composite film made of silicon dioxide and an acrylic resin is provided, the organic-inorganic composite film has flexibility, so The organic / inorganic composite film follows the expansion and is less likely to crack. Therefore, it is considered that the penetration of the aqueous calcium chloride solution was blocked and the calcium chloride resistance was improved.

〔機械部品の第二実施形態〕
図3は、本発明に係る機械部品の別の実施形態である円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図であり、図4は、図3の円筒ころ軸受に組み込まれる保持器の斜視図である。
第二実施形態の円筒ころ軸受20は、軌道面を有する内輪21と、内輪21の軌道面に対向する軌道面を有する外輪22と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体(円筒ころ)23と、内輪21と外輪22との間に転動体23を保持する樹脂製の保持器24と、を備えている。この保持器24は、外輪22の内径面22a(保持器案内面)によって案内される外輪案内方式の保持器である。なお、図示はしていないが、ゴムシールやシールドのようなシール装置を備えていてもよい。また、内輪21と外輪22の間に形成される軸受内部空間には、潤滑油,グリース等の潤滑剤を配してもよい。
[Second Embodiment of Machine Parts]
FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view showing a structure of a cylindrical roller bearing which is another embodiment of the mechanical component according to the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a cage incorporated in the cylindrical roller bearing of FIG. is there.
The cylindrical roller bearing 20 of the second embodiment includes an inner ring 21 having a raceway surface, an outer ring 22 having a raceway surface facing the raceway surface of the inner ring 21, and a plurality of rolls disposed between the raceway surfaces. A rolling element (cylindrical roller) 23 and a resin cage 24 that holds the rolling element 23 between the inner ring 21 and the outer ring 22 are provided. The cage 24 is an outer ring guide type cage that is guided by an inner diameter surface 22 a (cage guide surface) of the outer ring 22. Although not shown, a sealing device such as a rubber seal or a shield may be provided. Further, a lubricant such as lubricating oil or grease may be disposed in the bearing inner space formed between the inner ring 21 and the outer ring 22.

保持器24は、高分子材料の射出成形により形成される(保持器24が、本発明の構成要件である高分子材料成形品に相当する)。保持器24を構成する高分子材料の種類は特に限定されるものではないが、保持器においては、寸法精度が良好であることが求められるとともに、機械的強度と耐熱性が良好であることが求められる。そのため、保持器24を構成する高分子材料としては、ガラス繊維,炭素繊維等の充填材や各種添加剤(潤滑剤,熱安定剤,酸化防止剤,熱伝導性改良剤,可塑剤等)を樹脂に配合した樹脂組成物が好ましい。   The cage 24 is formed by injection molding of a polymer material (the cage 24 corresponds to a polymer material molded product that is a constituent of the present invention). The type of the polymer material constituting the cage 24 is not particularly limited, but the cage is required to have good dimensional accuracy and have good mechanical strength and heat resistance. Desired. Therefore, as the polymer material constituting the cage 24, fillers such as glass fibers and carbon fibers and various additives (lubricants, thermal stabilizers, antioxidants, thermal conductivity improvers, plasticizers, etc.) are used. The resin composition mix | blended with resin is preferable.

好ましい樹脂の例としては、ポリアミド樹脂,ポリフェニレンサルファイド,ポリエーテルエーテルケトンがあげられる。ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11,ポリアミド12,ポリアミド46,ポリアミド6,ポリアミド66,ポリアミド610,ポリアミド612等の脂肪族ポリアミド樹脂や、変性ポリアミド6T,ポリアミド9T等の芳香族ポリアミド樹脂があげられる。   Examples of preferred resins include polyamide resins, polyphenylene sulfide, and polyether ether ketone. Examples of the polyamide resin include aliphatic polyamide resins such as polyamide 11, polyamide 12, polyamide 46, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, and polyamide 612, and aromatic polyamide resins such as modified polyamide 6T and polyamide 9T.

このような保持器24の表面には、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性に加えて、柔軟性及び耐熱性を有する有機無機複合膜(図示せず)が被覆されている。なお、この有機無機複合膜は、保持器24の表面全体に被覆することが最も好ましいが、保持器24の表面の一部分に被覆してもよい。
本実施形態の円筒ころ軸受20は、保持器24の表面に有機無機複合膜が設けられているので、各種薬品(例えば塩化カルシウム)に対する耐性が優れている。そのため、保持器24を構成する樹脂組成物のベース樹脂として、耐薬品性にやや劣るポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用したとしても、保持器24が薬品に侵されにくい。よって、例えば融雪剤(塩化カルシウム)に起因する不具合が抑制されるので、本実施形態の円筒ころ軸受20は、高信頼性で長寿命である。
The surface of the cage 24 is coated with an organic-inorganic composite film (not shown) having flexibility and heat resistance in addition to gas barrier properties that suppress the entry of external factors such as oxygen and water vapor. Yes. The organic / inorganic composite film is most preferably coated on the entire surface of the cage 24, but may be coated on a part of the surface of the cage 24.
Since the cylindrical roller bearing 20 of this embodiment is provided with the organic-inorganic composite film on the surface of the cage 24, it has excellent resistance to various chemicals (for example, calcium chloride). For this reason, even when a polyamide resin such as polyamide 66, which is slightly inferior in chemical resistance, is used as the base resin of the resin composition constituting the cage 24, the cage 24 is hardly affected by the chemical. Therefore, for example, since problems caused by the snow melting agent (calcium chloride) are suppressed, the cylindrical roller bearing 20 of the present embodiment has a high reliability and a long life.

また、ポリアミド66等のポリアミド樹脂を繊維強化材で補強した樹脂組成物は、成形精度,強度特性,及び耐熱性が優れるとともに比較的安価であるので、保持器24を構成する樹脂組成物のベース樹脂としてポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用すれば、本実施形態の円筒ころ軸受20は、安価且つ高信頼性で長寿命である。
さらに、有機無機複合膜はガスバリア性を有しているので、樹脂の劣化の原因となる酸素等のガスを遮断することができる。また、有機無機複合膜は水蒸気バリア性も有しているので、水蒸気が透過しにくく、水分(水蒸気) を遮断することができる。よって、保持器24の劣化や吸水による寸法変化に起因する円筒ころ軸受20の不具合の発生が抑制されるので、本実施形態の円筒ころ軸受20は高信頼性で長寿命である。
In addition, since a resin composition obtained by reinforcing a polyamide resin such as polyamide 66 with a fiber reinforcing material has excellent molding accuracy, strength characteristics, and heat resistance and is relatively inexpensive, the base of the resin composition constituting the cage 24. If a polyamide resin such as polyamide 66 is used as the resin, the cylindrical roller bearing 20 of this embodiment is inexpensive, highly reliable, and has a long life.
Furthermore, since the organic-inorganic composite film has a gas barrier property, it is possible to block a gas such as oxygen that causes deterioration of the resin. In addition, since the organic-inorganic composite film also has a water vapor barrier property, it is difficult for water vapor to pass therethrough and can block water (water vapor). Therefore, since the occurrence of defects in the cylindrical roller bearing 20 due to the deterioration of the cage 24 and the dimensional change due to water absorption is suppressed, the cylindrical roller bearing 20 of the present embodiment has a high reliability and a long life.

なお、この第二実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転がり軸受の例として円筒ころ軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受,アンギュラ玉軸受,自動調心玉軸受,円すいころ軸受,針状ころ軸受,自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受,スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。   The second embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment. For example, in this embodiment, a cylindrical roller bearing has been described as an example of a rolling bearing, but the present invention can be applied to various types of rolling bearings. For example, radial rolling bearings such as deep groove ball bearings, angular contact ball bearings, self-aligning ball bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings, and self-aligning roller bearings, and thrust types such as thrust ball bearings and thrust roller bearings This is a rolling bearing.

図5は、第二実施形態の変形例であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図であり、図6は、図5のアンギュラ玉軸受に組み込まれる保持器の斜視図である。また、図7は、第二実施形態の別の変形例である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図であり、図8は、図7の深溝玉軸受に組み込まれる冠形保持器の斜視図である。これらのアンギュラ玉軸受及び深溝玉軸受の構成は、第二実施形態の円筒ころ軸受20とほぼ同様であるので、その説明は省略する。なお、図5〜8においては、図3,4と同一又は相当する部分には、図3,4と同一の符号を付してある。   FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing the structure of an angular ball bearing which is a modification of the second embodiment, and FIG. 6 is a perspective view of a cage incorporated in the angular ball bearing of FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of a deep groove ball bearing which is another modified example of the second embodiment, and FIG. 8 is a perspective view of a crown-shaped cage incorporated in the deep groove ball bearing of FIG. It is. Since the structure of these angular ball bearings and deep groove ball bearings is substantially the same as the cylindrical roller bearing 20 of the second embodiment, description thereof is omitted. 5 to 8, the same or corresponding parts as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

〔第二実施形態の実施例〕
図8の保持器とほぼ同様の構成の樹脂製の冠形保持器の表面に、有機無機複合膜を形成したものを用意して、その水蒸気バリア性を評価した。
評価に用いる冠形保持器は、呼び番号6203の深溝玉軸受に組み込まれる保持器であり、高分子材料の射出成形により形成されたものである。また、冠形保持器を構成する高分子材料は、ガラス繊維を25質量%含有するポリアミド66(BASF社製のウルトラミッドA3HG5)であり、アミン系酸化防止剤を含有している。
[Example of the second embodiment]
What formed the organic-inorganic composite film | membrane on the surface of the resin-made crown-shaped holder | retainer of the structure substantially the same as the holder | retainer of FIG.
The crown-shaped cage used for the evaluation is a cage incorporated in a deep groove ball bearing having a nominal number 6203, which is formed by injection molding of a polymer material. The polymer material constituting the crown-shaped cage is polyamide 66 (Ultramid A3HG5 manufactured by BASF) containing 25% by mass of glass fiber, and contains an amine-based antioxidant.

被膜を形成するためのコーティング液は、以下のようにして調整した。パーハイドロポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「NP110」)をキシレンに溶解して、濃度5,10,15,20質量%の各ポリシラザン溶液を調整した。また、アクリル樹脂(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の「BR101」)をキシレンに溶解して、濃度20質量%のアクリル樹脂溶液を調整した。そして、各ポリシラザン溶液とアクリル樹脂溶液とを、10:0、9:1、7:3、5:5の割合(質量比)で混合して、各混合溶液を得た。   The coating liquid for forming the film was prepared as follows. Perhydropolysilazane (“NP110” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was dissolved in xylene to prepare each polysilazane solution having a concentration of 5, 10, 15, and 20% by mass. In addition, an acrylic resin (“BR101” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was dissolved in xylene to prepare an acrylic resin solution having a concentration of 20% by mass. And each polysilazane solution and acrylic resin solution were mixed in the ratio (mass ratio) of 10: 0, 9: 1, 7: 3, 5: 5, and each mixed solution was obtained.

これらの混合溶液に樹脂製保持器をそれぞれ浸漬して、樹脂製保持器の表面に混合溶液を均一にコーティングした。150℃,1時間の条件で加熱処理を施して、キシレンを蒸発させるとともにポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させた。その後、大気中、常温下で2週間静置することにより完全に硬化させて、被膜を形成した。また、前記被膜を備えていないことを除いては前記樹脂製保持器と全く同様の構成の樹脂製保持器を併せて作製した。そして、これらの樹脂製保持器について、水蒸気バリア性を評価した。試験方法は以下の通りである。   Resin cages were respectively immersed in these mixed solutions, and the mixed solution was uniformly coated on the surface of the resin cage. Heat treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour to evaporate xylene and convert polysilazane to silicon dioxide. Thereafter, the film was allowed to stand for 2 weeks at room temperature in the atmosphere to be completely cured to form a film. Also, a resin cage having the same configuration as the resin cage was prepared except that the coating film was not provided. And about these resin cages, water vapor | steam barrier property was evaluated. The test method is as follows.

まず、80℃の真空恒温槽内に樹脂製保持器を1週間保持し、絶乾状態とした。そして、絶乾状態の樹脂製保持器の質量を測定した。次に、この絶乾状態の樹脂製保持器を、温度80℃、相対湿度80%の高温高湿槽内に1週間保持し、吸湿させた。そして、吸湿させた樹脂製保持器の質量を測定し、下記式により吸湿率を算出した。なお、下記式における質量の単位は、いずれもgである。   First, a resin cage was held in a vacuum thermostat at 80 ° C. for 1 week to make it completely dry. Then, the mass of the completely dry resin cage was measured. Next, this absolutely dry resin cage was held in a high-temperature and high-humidity tank having a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 80% for one week to absorb moisture. And the mass of the resin cage made to absorb moisture was measured, and the moisture absorption rate was calculated by the following formula. The unit of mass in the following formula is g.

吸湿率(%)=(吸湿後質量−絶乾質量)/絶乾質量×100             Moisture absorption rate (%) = (mass after moisture absorption−absolute dry mass) / absolute dry mass × 100

Figure 2012077269
Figure 2012077269

結果を表2に示す。なお、表2に示した吸湿率の数値は、前記被膜を備えていない樹脂製保持器の吸湿率を100とした場合の相対値である。
表2から分かるように、前記被膜にアクリル樹脂が含まれていない場合(すなわち二酸化ケイ素のみからなる被膜を備える場合)と比較して、前記被膜にアクリル樹脂が含まれている場合(すなわち二酸化ケイ素とアクリル樹脂からなる有機無機複合膜を備える場合)の方が、吸湿率が低かった。これらの結果から、有機無機複合膜を樹脂製保持器の表面に形成したことにより、外部及び内部の水蒸気に対してバリヤ性が優れていることが分かる。すなわち、有機無機複合膜により、外部の水蒸気の吸収が抑制されるとともに、内部に吸収された水分の外部への排出が抑制された。
The results are shown in Table 2. In addition, the numerical value of the moisture absorption shown in Table 2 is a relative value when the moisture absorption of a resin cage not provided with the coating film is 100.
As can be seen from Table 2, the coating film contains an acrylic resin (i.e., silicon dioxide) as compared to the case where the coating film does not contain an acrylic resin (i.e., the case where the coating film comprises only silicon dioxide). And the organic-inorganic composite film made of an acrylic resin) had a lower moisture absorption rate. From these results, it can be seen that the barrier property against external and internal water vapor is excellent by forming the organic-inorganic composite film on the surface of the resin cage. That is, the organic-inorganic composite film suppressed the absorption of water vapor outside and suppressed the discharge of moisture absorbed inside to the outside.

〔機械部品の第三実施形態〕
図9は、自動車の電動パワーステアリング装置の構成を示す図であり、図10は、図9の電動パワーステアリング装置のハウジング部分の断面図である。また、図11は、本発明に係る機械部品の一実施形態である電動パワーステアリング装置用減速ギヤ(ウォームホイール及びウォーム)の構造を示す斜視図である。
[Third embodiment of machine parts]
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus for an automobile, and FIG. 10 is a cross-sectional view of a housing portion of the electric power steering apparatus of FIG. FIG. 11 is a perspective view showing the structure of a reduction gear (worm wheel and worm) for an electric power steering apparatus which is an embodiment of the mechanical component according to the present invention.

自動車の電動パワーステアリング装置70には、操舵補助出力発生用電動モータの出力をステアリングシャフトに伝達するため、図11のような電動パワーステアリング装置用減速ギヤ(ウォームホイール81及びウォーム82)が組み込まれている。電動パワーステアリング装置70のハウジング71内に備えられているウォームホイール81及びウォーム82は、入力軸72の回転に伴って生じた電動モータ73の回転駆動力を出力軸74に伝達する機能を有している。   The electric power steering device 70 for an automobile incorporates a reduction gear (worm wheel 81 and worm 82) for an electric power steering device as shown in FIG. 11 in order to transmit the output of the electric motor for generating the steering assist output to the steering shaft. ing. The worm wheel 81 and the worm 82 provided in the housing 71 of the electric power steering device 70 have a function of transmitting the rotational driving force of the electric motor 73 generated along with the rotation of the input shaft 72 to the output shaft 74. ing.

このウォームホイール81及びウォーム82は、高分子材料、例えばガラス繊維(含有量は30質量%)で強化されたポリアミド66(宇部興産株式会社製UBEナイロン1015GU6)で構成されている(ウォームホイール81及びウォーム82が、本発明の構成要件である高分子材料成形品に相当する)。そして、ウォームホイール81及びウォーム82の表面には、酸素,水蒸気等の外的因子の侵入を抑制するガスバリア性に加えて、柔軟性及び耐熱性を有する有機無機複合膜(図示せず)が被覆されている。なお、この有機無機複合膜は、ウォームホイール81及びウォーム82の表面全体に被覆することが最も好ましいが、ウォームホイール81及びウォーム82の表面の一部分に被覆してもよい。   The worm wheel 81 and the worm 82 are made of polyamide 66 (UBE Nylon 1015GU6 manufactured by Ube Industries, Ltd.) reinforced with a polymer material, for example, glass fiber (content is 30% by mass) (worm wheel 81 and The worm 82 corresponds to a polymer material molded product which is a constituent element of the present invention). The surfaces of the worm wheel 81 and the worm 82 are covered with an organic-inorganic composite film (not shown) having flexibility and heat resistance in addition to a gas barrier property that suppresses the entry of external factors such as oxygen and water vapor. Has been. The organic / inorganic composite film is most preferably coated on the entire surfaces of the worm wheel 81 and the worm 82, but may be coated on a part of the surfaces of the worm wheel 81 and the worm 82.

本実施形態の電動パワーステアリング装置70は、ウォームホイール81及びウォーム82の表面に有機無機複合膜が設けられているので、各種薬品(例えば塩化カルシウム)に対する耐性が優れている。そのため、ウォームホイール81及びウォーム82を構成する樹脂組成物のベース樹脂として、耐薬品性にやや劣るポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用したとしても、ウォームホイール81及びウォーム82が薬品に侵されにくい。よって、例えば融雪剤(塩化カルシウム)に起因する不具合が抑制されるので、本実施形態の電動パワーステアリング装置70は、高信頼性で長寿命である。   The electric power steering apparatus 70 according to the present embodiment is excellent in resistance to various chemicals (for example, calcium chloride) since the organic-inorganic composite film is provided on the surfaces of the worm wheel 81 and the worm 82. For this reason, even if a polyamide resin such as polyamide 66, which is slightly inferior in chemical resistance, is used as the base resin of the resin composition constituting the worm wheel 81 and the worm 82, the worm wheel 81 and the worm 82 are not easily affected by the chemical. Therefore, for example, problems caused by the snow melting agent (calcium chloride) are suppressed, so that the electric power steering device 70 of the present embodiment has a high reliability and a long life.

また、ポリアミド66等のポリアミド樹脂を繊維強化材で補強した樹脂組成物は、成形精度,強度特性,及び耐熱性が優れるとともに比較的安価であるので、ウォームホイール81及びウォーム82を構成する樹脂組成物のベース樹脂としてポリアミド66等のポリアミド樹脂を使用すれば、本実施形態の電動パワーステアリング装置70は、安価且つ高信頼性で長寿命である。   In addition, a resin composition in which a polyamide resin such as polyamide 66 is reinforced with a fiber reinforcing material has excellent molding accuracy, strength characteristics, and heat resistance, and is relatively inexpensive. Therefore, the resin composition constituting the worm wheel 81 and the worm 82. If a polyamide resin such as polyamide 66 is used as the base resin of the product, the electric power steering device 70 of this embodiment is inexpensive, highly reliable, and has a long life.

さらに、有機無機複合膜はガスバリア性を有しているので、樹脂の劣化の原因となる酸素等のガスを遮断することができる。また、有機無機複合膜は水蒸気バリア性も有しているので、水蒸気が透過しにくく、水分(水蒸気) を遮断することができる。よって、ウォームホイール81及びウォーム82の劣化や吸水による寸法変化に起因する電動パワーステアリング装置70の不具合の発生が抑制されるので、本実施形態の電動パワーステアリング装置70は高信頼性で長寿命である。   Furthermore, since the organic-inorganic composite film has a gas barrier property, it is possible to block a gas such as oxygen that causes deterioration of the resin. In addition, since the organic-inorganic composite film also has a water vapor barrier property, it is difficult for water vapor to pass therethrough and can block water (water vapor). Therefore, since the occurrence of problems in the electric power steering apparatus 70 due to deterioration of the worm wheel 81 and the worm 82 and dimensional changes due to water absorption is suppressed, the electric power steering apparatus 70 of the present embodiment has a high reliability and a long life. is there.

以上説明した第一〜第三実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。第一〜第三実施形態においては、機械部品の例として樹脂製プーリ,円筒ころ軸受,及び電動パワーステアリング装置用減速ギヤをあげて説明したが、本発明は、他の種々の機械部品に対して適用することができる。例えば、ボールねじ,直動ベアリング等の転動装置である。   The first to third embodiments described above show examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the first to third embodiments, resin pulleys, cylindrical roller bearings, and reduction gears for electric power steering devices have been described as examples of machine parts. However, the present invention is applied to other various machine parts. Can be applied. For example, a rolling device such as a ball screw or a linear motion bearing.

10 樹脂製プーリ
11 転がり軸受
12 樹脂部
20 円筒ころ軸受
24 保持器
70 電動パワーステアリング装置
81 ウォームホイール
82 ウォーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resin pulley 11 Rolling bearing 12 Resin part 20 Cylindrical roller bearing 24 Cage 70 Electric power steering apparatus 81 Worm wheel 82 Worm

Claims (6)

高分子材料を成形してなる高分子材料成形品において、ポリシラザンが転化してなる二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜を表面に被覆したことを特徴とする高分子材料成形品。   In a polymer material molded product formed by molding a polymer material, the surface is coated with an organic-inorganic composite film containing silicon dioxide obtained by converting polysilazane and an acrylic resin and having gas barrier properties. Molecular material molded product. 二酸化ケイ素とアクリル樹脂とを含有し且つガスバリア性を有する有機無機複合膜が表面に被覆された高分子材料成形品を製造するに際して、
高分子材料を成形してなる高分子材料成形品の表面に、ポリシラザンとアクリル樹脂とを含有するコーティング剤を配した後に、前記ポリシラザンを二酸化ケイ素に転化させることを特徴とする高分子材料成形品の製造方法。
In producing a polymer material molded article containing an organic-inorganic composite film containing silicon dioxide and an acrylic resin and having a gas barrier property on the surface,
A polymer material molded article comprising a coating material containing polysilazane and an acrylic resin on a surface of a polymer material molded article formed by molding the polymer material, and then converting the polysilazane into silicon dioxide. Manufacturing method.
前記コーティング剤中に含有されるポリシラザンとアクリル樹脂との質量比が95:5〜50:50であることを特徴とする請求項2に記載の高分子材料成形品の製造方法。   The method for producing a polymer material molded article according to claim 2, wherein the mass ratio of polysilazane and acrylic resin contained in the coating agent is 95: 5 to 50:50. 少なくとも一部分が高分子材料で構成された機械部品において、この高分子材料で構成された部分が、請求項1に記載の高分子材料成形品であることを特徴とする機械部品。   2. A machine part comprising at least a part made of a polymer material, wherein the part made of the polymer material is the polymer material molded article according to claim 1. 少なくとも一部分が高分子材料で構成された機械部品において、この高分子材料で構成された部分が、請求項2又は請求項3に記載の高分子材料成形品の製造方法によって製造された高分子材料成形品であることを特徴とする機械部品。   4. A polymer material produced by the method for producing a molded article of a polymer material according to claim 2 or claim 3, wherein at least a part of the machine component is made of a polymer material. A machine part characterized by being a molded product. 転がり軸受,直動案内装置,ボールねじ,プーリ,又は電動パワーステアリング装置用ギヤであることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の機械部品。   The mechanical component according to claim 4 or 5, wherein the mechanical component is a rolling bearing, a linear motion guide device, a ball screw, a pulley, or a gear for an electric power steering device.
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